浅谈现浇箱梁钢管桩和贝雷梁支架的搭设实施方案及受力验算.docx

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浅谈现浇箱梁钢管桩和贝雷梁支架的搭设实施方案及受力验算

浅谈现浇箱梁钢管桩和贝雷梁支架的搭设方案及受力验算

垒—!

—一

ChinaNewTechnologiesandProducts

工程技术

浅谈现浇箱梁钢管桩和贝雷梁支架的搭设

方案及受力验算刘开拓

（中交隧道工程局有限公司,北京100001）

摘要:

结合预应力混凝土现浇箱梁的施工实践,介绍了钢管桩和贝雷梁支架施工现浇混凝土箱梁的支架搭设方案及受力验算.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

关键词:

钢管桩;贝雷梁支架;设计;验算

中图分类号:

U445文献标识码:

B

1工程概况.德州北高架桥桥梁长度

2.68km（采用南北分离式双线结构）.该桥上部

结构全部采用预应力钢筋砼现浇箱梁,箱梁为

单箱双室结构.现浇箱梁共计225孔.其中,有

12孑L箱梁位于章卫新河道范围内,河道中心水

深约2m,墩柱平均在高度在18m左右.结合本

工程现场实际情况,拟定该12孔箱梁采用钢管

桩和贝雷梁支架的施工方案.

2支架设计

2.1支架体系及构造.箱梁梁体采用贝雷

支架法原位现浇施工,单层贝雷梁作支架.支架

体系结构自下而上由钢管立柱基础,底横梁,钢

管立柱,落模砂箱,分配梁,贝雷梁,横梁及底

模,侧模及支撑等构成.

2.2支架搭设.搭设方法是首先将拼装好

的底横梁安装在梁体两端承台和跨中的临时支

墩承台上,然后在底横梁上安装钢管立柱,并在

每根钢管立柱上安装砂箱,砂箱安装完成后在

每排立柱砂箱顶面安装分配梁,最后将组拼好

的贝雷梁搭设在分配梁上,从而完成了现浇箱

梁支架的搭设.

221钢管立柱基础.本工程梁体两端钢管

立柱基础支撑借助于墩柱下部的钻孔灌注桩基

础;跨中的临时支墩基础采用IO00mm的钻

孔灌注桩基础,桩基础上接宽度和高度均为lm

的承台作为支撑.每跨跨中设2排临时支墩,每

排临时支墩下设三根桩基,桩长15m,两排临时

支墩中心间距为3m.

2.22底横梁.由于原设计承台宽度不能满

足支架搭设需要,需要在承台上设一道底横梁

将上部荷载传递到下部基础.底横梁采用由贝

雷片拼装而成的三排单层贝雷梁,底横梁直接

安在承台上,并通过钢板螺丝和预埋在承台上

的钢板联系在一起.底横梁两侧各悬臂出承台

lm.

223钢管立柱.钢管立柱采用直径

q~406mm,壁厚lOOmm的螺旋管,按中心间距

15m横桥向布设.钢管立柱下口通过钢板及螺

丝与底横梁对接并共同支撑在承台上,上口通

过钢板及法兰与砂箱底部连接.为了确保钢管

立柱的稳定,相临钢立柱间用~70mm钢管连

接,同时,在桥墩位置,加强桥墩与钢管立柱之

间的联系.

2.2.4落梁砂箱.砂箱采用外套筒为

中406mm,内套筒为中380mm的螺旋管制作,

砂箱高度500mm.砂箱底部与钢管立柱通过法

兰连接.为保证钢管支撑处应力均匀分布,在砂

箱顶部及钢管与砂箱底部接触面焊接10mm厚

钢板.砂宜采用中细砂,并筛除2mm以上的颗

粒,以保证能顺利从底孔放砂,每箱的装砂量需

经过压实试验和仔细计算得出,确保承重后梁

底在同一水平面上.

一

114一中国新技术新产品

21.5分配梁.分配梁起着将结构荷载,支

架荷载和施工荷载分配到钢管立柱上同时受力

的作用.分配梁采用2根36a工字钢并排焊接,

在支.处与贝雷梁用020U型螺栓连接牢固,

防止贝雷梁移动.

226贝雷梁.主梁由四组三排单层和二组

二排单层贝雷梁组合而成,用于承受制梁时的

荷载,完成梁体的浇注.贝雷梁是由规格为

300~mx150cm×17.5cm的贝雷片采用贝雷销

和连接片连接而成,贝雷梁调整节根据现场需

要自行加工制作.贝雷梁提前组拼,整体吊装.

23支架受力验算.以德州北高架桥25m

现浇箱梁为例,对箱梁支架进行受力计算,箱梁

底板宽度9m,砼设汁方量为225m~o

z3.1荷载计算

（1）箱梁荷载:

每立方砼重量按26KN计

算,取安全系数r=-1.2,,以全部重量作用于9m

宽底板上则:

箱梁钢筋砼自重:

G1=225×26×

1.2:

7O2OKN

单位面积重量:

F1:

G1÷S=7020÷（9×

25）=312KN,n1.

（2）施工荷载:

取F2=2KN/m,G2=2×9×25=450KN

（3）振捣混凝土产生荷载:

取F3=lKN,m.,

G3=1×9×25=225KN

（4）人行,机具荷载:

取F4=1KN/m,

G4=1x9×25=225KN

（5）模板,方木重量:

取F5=1KN,m,

G5=I×9×25=225KN

（6）贝雷片,连接片:

每片重270kg,每孔需

108片.45era×120cm规格连接片20kg/片,每

孑L需18片,90cm×120cm规格连接片30kg/

片,每孑L需36片,则:

G6=270x108+20×

18+30X36=30633kg=306.33KN

F6=G6÷S=306.33÷（9×25）=1.36KN/m

（7）36a工字钢每延米重量为60.037kg,每孔需96m,则:

G7=60.037×96=5763kg:

57_63KN聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

F7=G7÷S=57.63÷（9×25）=Q26KN,ln

（8）钢管每延米重量为100kg,按15m计

算,每根钢管重量为15KN,每孔需28根钢管,

则钢管总重量为,

G8=15×28=420KN

（9）每个跨中临时支墩承台基础钢筋砼重

量为G9:

承台尺寸为长度lm,宽度12m,高度

lm,则:

G9=1×1×12×26=312KN

2.3.2基础承载力验算.I}缶时支墩基础为

1000钻孔灌注桩.每排临时支墩设3根钻孔

桩基础,桩长为15m,其中位于液化层4m,不液

化土层1lm.

每根桩基实际承重为:

P=【G9+（Gl+G2+G3+G4+G5+G6+G7+G81

43/3=848KN

由地质资料查得,河道内地质以粉细砂及

亚砂土为主,其摩阻力7=35t1~n液化土层T

按1.St/m来考虑.

每根桩基承载力:

N=×D×h×T

=3.14xl×11×35+3.14x1×4×

15:

1397.3KN>P=848KN

钻孔桩承载力满足要求.

23.3底横梁悬臂段承载力验算

每根钢管立柱承担重量为:

（G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7y28=3O4KN

每根钢管自身重量为15KN

则每根钢管承重连同其自身重量为

3l9KN

由于底横梁lm悬臂段支撑其上面一根钢

管传递下来的荷载,则悬臂段实际承受的弯矩

为:

M=319×1=3l9KN.m

由于底横梁采用的是三层单排不加强型

贝雷梁,由贝雷梁桁架内力表查得,三层单排不

加强型贝雷梁允许弯矩Ny}=2246.4KNan,允许

剪力[Fy]=698.9KN

所以,底横梁悬臂段承载力能够满足施工

要求.

2.3.4钢管立柱受力验算

（1）钢管立柱强度验算

由建筑施工手册查得,~406mm钢管容许

应力[13"]=145MPa.

406mm钢管截面面积A:

A=霄2一d2）

/4=3.14×（4062—3962）/4=6295.4mm

钢管容许抗压强度N:

N=[]×A=145×

6295.4=912833N=91283KN>319KN

钢管立柱抗压强度满足要求.

（2）钢管立柱稳定性验算

钢管排架采用qb406×10ram钢管:

回转半径:

r=X/（D2+d2）/4=N/（4062+3962）

/4=14.2cm,钢管立杆长度按H=5m,立杆两端按

铰接.

立杆长度系数取=1.5

立杆长细比:

H/r=-500×15/14.2=52.8

由长细比可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数

由=0.87

所以,立杆轴向荷载IN]_Am××[]

=6295.4×n87×145:

794.2KN>319KN

钢管立柱支架稳定性满足要求.

综上,钢管立柱强度和稳定性均满足施工

要求.

2.35贝雷梁受力验算

为便于验算,将贝雷梁从跨中临时支墩位置分

开,简化成两孔净跨净为12m,宽度为9m的均

布荷载简支梁.

工程技术

兰:

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地面计量流程中除砂器的应用研究吴迪杨柯李营秦丽斌

（吉林油田公司试油测试公司,吉林松原138000）

摘要:

地面计量流程中除砂器的应用必不可少,特别是滤网的规格确定要求技术人员根据钻井资料和井口取样来进行分析并选择残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

合适的规格.并藉此判断滤网的使用寿命.在对滤网进行更换时,泄压环节更是十分重要.本文将结合除砂器的工作原理和使用流程酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

对其实际应用做简单的探讨.

关键词:

地面计量流程:

除砂器;应用研究

中图分类号:

TE2文献标识码:

B

除砂器是国外针对钻井技术开发出的重要

工程工具,其尤其适用于地面射孔后出砂或地

层加砂压裂后试产,对施工中产生的固相物,包

括地层砂,岩屑等在内的各种岩层残片,从而保

护精密的地面计量设备.如操作不当,则会造成

滤网选择失当或泄压不彻底,造成设备和人员

的破坏和损伤,从而影响正常计量工作.

一

除砂器的工作原理

以较常用的立式双翼除砂器为例,其本身

由两个除砂罐组成,每个除砂罐内分别各有一

个滤网,为可移动式,滤网的功能是用于清除砂

子或固体颗粒.除砂作业时,井内油气流人除砂

罐内的滤网中,油气通过滤网,体积大于网眼的

砂粒和固体颗粒沉入滤网底部,小于滤网的固

体颗粒因其密度比油气大,在钻井过程中与滤

网发生不规则碰撞而落入滤网底.除砂器用于

监控系统压力的仪表会根据除砂罐内的固体物

填充情况提醒工作人员及时清理除砂罐.

在进行固体物排空时,涉及到除砂器的泄

压.必须经过泄压,才能进行进一步的操作.即

打开顶盖,再用除绞车去除装满固体物的滤网,

再装入一个新的滤网备用.除砂器主要技术参

数为:

工作压力阈限10000psi,除砂罐容积44

L;滤网承受压差阈限为1500psi.

二,除砂器工作中常见问题及措施

1.滤网的选择

伴随钻井工作的进程,会产生不同大小,体

积的固体颗粒,因此对滤网规格的选择十分重

要.常用的有100目,200且等几种规格.在地面

计量工作前,工作人员根据前期地质情况预先

选好滤网的规格,滤网的缝隙过大,不能起到精

细的除砂作用;滤网的缝隙小,则容易造成滤网

堵塞.滤网的选择一般根据钻井录井资料,地层

岩性资料来进行.对于压裂的地层,则要先考虑

加入的砂粒的粒径.工作人员可在井口取井内

流体样品,做流体内固相颗粒分析,结合地层情

况一起来选择滤网的规格,对滤网的选择是十

分有帮助的.

z泄压操作

泄压是除砂器工作中的重要环节,关系到

计量工作是否J顷利.滤网填满固体颗粒后,暂时

停用的除砂罐,在更换滤网前要先泄尽罐内压

力.如果操作不当,没有先打开除砂罐底部的平

衡阀,就打开泄压阀或打开泄压阀过快,则会造

成滤网受到压力冲击而变形损坏.在具体操作

时,首先要打开除砂罐底部的平衡阀,平衡罐体

上部与底部的压力,再打开泄压阀进行泄压.由

于滤网本身具有一定的节流作用,所以底部的

泄压阀通常不能排净除砂罐内的压力.在具体

操作时,一般在除砂罐顶盖上增加一个泄压阀

和一个压力表,可以保证较好的泄压效果.

三,除砂器在实际钻井地面测量中的应用

以国内某油田实际在油井地面测量工作为

例.在测量工作开始前,根据该油井的岩层特

性,技术人员选择了500目的滤网装入除砂罐

中.在测量工作开始J.5小时后,除砂器压差系

统显示除砂罐进口管线内压73MPa,除砂罐出

口管线内压力75MPa.工作人员更换滤网时,经

检查砂粒直径3-7mm,最大15ram.根据外界环

境温度,由于外界温度较低,出现除砂罐内压力

未泄尽而发生安全事故后,在除砂罐顶盖上增

加了一个泄压阀和一个压力表,保证了地面计

量工作顺利和安全的进行.在进行油井试产测

试期间,发现同一个出油嘴在2—3小时内油气

产量浮动较大,经检查后工作人员更换滤网,保

持进口管线中的压力大于出口管线中的压力

5MPa就时及时更换滤网,起到了稳定油气计量

产量的效果.

一

般来讲,在地面计量流程中使用除砂器

时,对滤网规格的选择,泄压操作和更换除砂罐

内滤网是钻井地面测量工作的基础工作.只有

保证除砂器的正常工作,才能保证地面计量丁

作的顺利进行,才能够取得合格的测试结果,为

后续钻井工作的开展提供了数据保障.

本次测试得到较为详细的资料:

压差系统

泵注排量显示4立方米/min,摩阻系数

051MPa/100,延伸压力梯度Q0216mPa/m,闭

合压力为74.2MPa,闭合压力梯度为a016602

MPa/m,液体效率为36.7%,综合评定滤失系数

较小,造缝效率高.停泵后压降测试从l6比l7

至17比48,井口压力由33.5MPa降至27

MPa,汞柱下降速度较慢.数据显示地层物性差,

在压裂净压力拟合结果表明,在目的层段形成

了一支撑裂缝半长245m,高度大约为22.3m的

人裂缝,达到了设计的泵注排量4立方米/min,

加砂17立方米,液量175.6立方米,期望在压裂

目的层造出一高20m,长240in的设计目标,建

立了深穿透,高导流的人工裂缝.压裂前后井温

测试及试油验窜结果表明,井筒内缝口裂缝高

度在4410.0～4450.0ii1,缝高29IFI,表明本

井此次采取的控制缝高的措施比较成功,达到

了针对岩层情况实施钻井.本井压裂前日产

0.36立方米,压后抽汲求产日产油7.01立方米,

下电泵日产油16立方米,增产效果显着.

通过本文的阐述,可以对除砂器在钻井工

作中的应用有初步的了解和认识.其中,通过对

除砂器内部压力的监控,使得技术人员对钻井

裂缝高度进行了有效地的控制,这是水力压裂

成功的一个重要因素.从压裂前后井温测井等

操作形成的资料表明,裂缝高度控制取得了圆

满成功.文中钻井工作实例中压裂改造的成功,

是针对地层特点进行精细设计及现场质量控制

的基础上实现的.

参考文献

【1】周晓林.岩屑荧光数字图像采集技术开发和应

用.m录井工程,2007（3）.

f2】王世武.栗园地区油气显示特点及解释评价方

法.田录井工程,2007年（6）.

李英丽,张海江.地热井钻进岩屑录井技术方

法研元田城市地质,2007（03）.

I4】胡雪峰.一种计算套管抗挤强度的新方法.o】石

油机械,2007（10）.

【5]张永刚.川局录井:

外部市场显身手.D】中国石

油石化,2007f211_

（1）贝雷梁弯矩和剪力验算

则作用在贝雷梁上的均布荷载为:

q=FXb=

（F1+F2+F3+F4+F5+F囝x9=338KNIm

跨中最大弯矩:

Mmax=qL2/8=338×

122/8=6084KN.in

剪力:

Fs=qL/2=338×12/2=2028KN

由贝雷梁桁架内力表查表可知:

三排单层

贝雷架允许弯矩为【Myl=2246.4KN.M,允许剪力

为lF698.9KN.二排单层贝雷架允许弯矩为

[My]=1576.4KN.M,允许剪力为[Fy]=490.5KN.

由于主梁由四组三排单层和二组二排单层

贝雷梁组合而成,故主梁的允许弯矩

2246.4×4+1576.4×2=121384KN.M,允许剪力

[17]=698.9X4+490.5X2=3774.6KN.

叫12138.4KN.M>Mmax=6084KN.ITI,1171=

3774.6KN>Fs=2028KN,故而贝雷梁受力满足

要求.

结束语

目前,章卫新河道范围内的l2孔现浇箱梁

已经全部完成,实践证明,钢管桩和贝雷梁支架

施工方案总体施工效果良好,既保证了施工安

全和工程质量,和滑模移架相比又节约了成本,

而且,贝雷梁材料可多次周转使用.该方案既能

在浅水河道内施工,也能在陆地上使用,方便灵

活,可以在今后的桥梁施工中进一步优化和推

广使用.

参考文献

【1】杨文渊,徐彝.《桥梁施工常用数据手册》（人民

交通出版社）

f2]董军,曹平周.《钢结构原理与设计》（中国建筑

工业出版社.

f3]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）

『4】张俊义.《桥梁施_T-工程师手册》（人民交通出

版社）.

中国新技术新产品一115—